CN214096539U - 一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件，包括测压片和导管，所述导管连接于测压片上，所述测压片表面开设有气孔，所述气孔的出气端与导管的进气端与相连通，本实用新型简单可靠，当流场中的气流作用于模型表面时，气流沿测压片上开设的气孔进入到气腔当中，并通过气腔和导压通道进入到导管当中，从而实现对模型表面所受压强的传递，最后通过导管末端所连接的测试仪器测量压强值；本实用新型中的测压片较薄，对作用于模型表面上的流场干扰较小；通过在测压片上开设单组或多组气孔，能够保证气流稳定的输入至气腔当中，同时还能够提高装置的测量精度，故实用性较好。

Description

一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件

技术领域

本实用新型涉及流场测量设备技术领域，尤其涉及一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件。

背景技术

风洞是研究空气动力学的一种基本设备，迄今为止，大部分空气动力试验都是在风洞中完成的。在各类风洞中，低速风洞是出现最早、发展最完备的风洞设施，也是种类和数量最多的一种风洞。随着工业科学技术的发展，风洞在航空航天领域和非航空航天领域的应用也日趋广泛。非航空航天领域主要应用于气流测试仪器的标定；普通建筑、高层建筑、电视塔、高压电缆、大型塔架以及其他各类建筑物的风载性能；城市建筑群大气污染物扩散；汽车、火车等交通运输车辆的气动特性；各类风力机械，防风林或防沙林，体育机械的阻力性能；运动员竞技运动姿态等等，都需要利用风洞技术进行各种科学试验。在对风洞内模型表面上的流场进行测量时，运用计算机对其进行模拟分析，从而得到模型表面的压强分布和外流场速度等数据，进而能够计算出模型所受的气动阻力、气动升力值、风阻系数和升力系数等，并能够利用计算流体力学(CFD)软件所模拟的图形直观地显示出模型的空气动力性能，依据此对产品开发和造型设计进行指导，因此对提高产品的自主开发设计能力具有重要的意义。在现有技术中，通常采用在模型表面上开孔或安装测量组件来对流场中模型表面的压强进行测量，但是，采用开孔的方式会对模型表面造成不可逆的破坏，实用性较差；采用的测量组件体积较大，测量过程中会对模型表面的流场产生较强的干扰，进而会影响模型表面流场测量的准确度，故使用效果不佳。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是解决现有技术中所存在的问题，提供一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件，包括测压片和导管，所述导管连接于测压片上，所述测压片表面开设有气孔，所述气孔的出气端与导管的进气端与相连通。

进一步地，所述测压片包括压片顶层和导压层，所述压片顶层与导管相连接，所述导压层的顶部连接于压片顶层的底部，所述导压层上开设有气腔，所述气腔的进气端与气孔的出气端相连通，其出气端与导管的进气端相连通。

进一步地，所述压片顶层设置为直径逐渐变大的圆台状，所述气孔开设于压片顶层的中心处。

进一步地，所述导压层包括导压中层和密封顶层，所述导压中层的顶部连接于压片顶层的底部，所述密封顶层的顶部连接于导压中层的底部，且该导压中层上开设有气腔。

进一步地，所述导压中层上还开设有导压通道，所述导压通道的进气端与气腔的出气端相连通，其出气端与导管的进气端相连通。

进一步地，所述导管的进气端套设有变径管，所述变径管连接于压片顶层上，其进气端连通于导压通道的出气端。

进一步地，所述导管的进气端套设有变径管，所述变径管与压片顶层设置为一体成型，其进气端连通于导压通道的出气端。

进一步地，所述气孔直径的范围设置为0.3mm～0.8mm。

进一步地，所述气孔直径的优选值为0.3mm。

进一步地，所述气孔设置为单组，单组所述气孔开设于测压片上。

进一步地，所述气孔设置为多组，多组所述气孔均开设于测压片上。

进一步地，所述测压片厚度的范围设置为0.2mm～0.7mm。

进一步地，所述测压片厚度的优选值为0.2mm。

进一步地，所述导管内径的范围设置为0.3mm～1.0mm；所述导管外径的范围设置为0.4mm～1.3mm。

进一步地，所述导管内径的优选值为0.3mm，且该导管外径的优选值为0.5mm。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型结构简单，稳定可靠，当风洞内流场中的气流作用于模型表面时，气流沿压片顶层上开设的气孔进入到气腔当中，并通过气腔和导压通道进入到导管当中，从而实现对模型表面上压强的传递，再通过导管末端所连接的测试仪器对压强值进行测量；其中测压片设置为分层结构，便于其生产和组装，从而保证压强感受元件的生产质量；同时，测压片的厚度较薄，贴附于模型表面时对其周围的流场干扰较小；压片顶层上开设的气孔能够保证流场中的气流能够稳定进入到气腔当中，当多组气孔同时使用时，经测压片不同位置上开设的气孔输入的气流更加均匀，能够有效的提高模型表面流场压强测量的准确性，故实用性较强。

附图说明

图1是本实用新型在实施例1中的立体结构示意图；

图2是本实用新型在实施例2中的立体结构示意图；

图3是本实用新型在实施例2中的侧面结构示意图；

图4是本实用新型在实施例3中的立体结构示意图；

图5是本实用新型在实施例3中的爆炸示意图；

图6是本实用新型在实施例1中所受压强的状态示意图；

图7是本实用新型在实施例2中所受压强的状态示意图；

图8是本实用新型在实施例3中所受压强的状态示意图；

图9是本实用新型在实施例1、实施例2和实施例3中所受压强的对比示意图；

图10是实施例1、实施例2和实施例3所测得的压强与模型表面的基准压强之间的曲线对比示意图。

图中：测压片1，压片顶层11，导压层12，导压中层121，密封底层122，导管2，气孔3，气腔4，变径管5，导压通道6。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。

实施例1

如图1所示，一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件，包括测压片1和导管2，导管2连接于测压片1上，测压片1表面开设有气孔3，气孔3的出气端与导管2的进气端与相连通，且气孔3设置为单组，将压强感受元件贴附于模型表面上，并将模型置于风洞当中，当风洞内的流场作用于模型表面时，流场内的气流进入到测压片1上开设的气孔3当中，经过气孔3进入到导管2当中，由导管2将气流输送至测试仪器当中，从而实现对流场内模型表面压强的传递与测量。

实施例2

如图2和图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，进一步地，测压片1包括压片顶层11和导压层12，压片顶层11与导管2相连接，导压层12的顶部连接于压片顶层11的底部，导压层12上开设有气腔4，气腔4的进气端与气孔3的出气端相连通，其出气端与导管2的进气端相连通，气流由压片顶层11上开设的气孔3进入到气腔4当中，再由气腔4进入到导管2当中，通过导管2将气流输送至测试仪器当中，从而对流场内模型表面压强的传递与测量。

进一步地，压片顶层11设置为直径逐渐变大的圆台状，气孔3开设于压片顶层的中心处，与实施例1相比，当风洞内的气流作用于气孔3时，气流会沿气孔3传递至气腔4当中，而作用于圆台状压片顶层11上的气流会沿其弧形面散开，使得作用于压片顶层11上的气流不会对气孔3处的气流产生干扰，故提高了模型表面流场压强测量的准确性。

实施例3

如图4和图5所示，本实施例与实施例1和实施例2的区别在于，进一步地，导压层12包括导压中层121和密封顶层122，导压中层121的顶部连接于压片顶层11的底部，密封顶层122的顶部连接于导压中层121的底部，且该导压中层121上开设有气腔4，导压中层121上还开设有导压通道6，导压通道6的进气端与气腔4的出气端相连通，其出气端与导管2相连通，与实施例1和实施例2相比，通过将导压层12设置为导压中层121和密封顶层122，便于对压强感受元件进行加工和组装，有效地保证产品的生产质量和加工精度，降低产品本身所带来的误差，从而为压强感受元件的使用提供质量保障。

进一步地，导管2的进气端套设有变径管5，变径管5连接于压片顶层11上，其进气端连通于导压通道6的出气端，气场中的气流经由导压通道6输送至变径管5中，再经过变径管5输送至导管2中；与实施例1和实施例2相比，通过在导管2的进气端设置变径管5，方便对导管2进行安装，同时也能够使气腔4内的气流稳定的进入到导管2中，避免气流进入导管2时出现紊流现象，影响压强感受元件的对气流的采集效果。

进一步地，气孔3设置为多组，多组气孔3开设于测压片1上，气孔3直径的范围设置为0.3mm～0.8mm，气孔3直径的优选值为0.3mm；气孔3设置为单组，单组气孔3开设于压片顶层11上，测压片1厚度的范围设置为0.2mm～0.7mm，测压片1厚度的优选值为0.2mm；导管2内径的范围设置为0.3mm～1.0mm，且该导管2内径的优选值为0.3mm；导管2外径的范围设置为0.4mm～1.3mm，且该导管2外径的优选值为0.5mm，当流场中的气流作用于测压片1的压片顶层11上时，气流沿压片顶层11上的气孔3进入到导压层12上开设的气腔4当中，由于压片顶层11上开设气孔3的直径较小，使得进入到气腔4内部的气流较为稳定，且测压片1的厚度较薄，能够降低对模型表面流场的干扰，从而保证模型表面流场测量的准确度。

实施例4

本实施例与实施例1、实施例2以及实施例3的区别在于，进一步地，导管2的进气端套设有变径管5，变径管5与压片顶层11设置为一体成型，其进气端连通于导压通道6的出气端，流场中的气流进入到气腔4后，经由导压通道6输送至变径管5中，再经过变径管5输送至导管2中；上述所有实施例相比，变径管5与压片顶层11设置为一体成型的结构，能够保证两者之间具有较好的气密性，方便将导管2插入到变径管5中；同时也能够使气腔4内的气流稳定的进入到导管2中，避免气流进入导管2时出现紊流现象，影响压强感受元件的对气流的采集效果。

针对实施例1、实施例2和实施例3三组中的压强感受元件构建对比实验，每组压强感受元件中测压片1的直径均设置为12mm，测压片1厚度均设置为0.2mm，气孔3的孔径均设置为0.3mm，导管2的内径均设置为0.3mm，其外径均设置为0.5mm，具体结构如图1、图2和图4所示；

a、实验条件

试验环境设置为低速风洞内的流场中，其计算域尺寸设置为500mm*500mm*800mm，低速风洞出口为压力出口；试验载体设置为同一待测模型的表面，模型表面在该风洞中所受的真实压强设置为基准压强；

b、实验过程

将实施例1、实施例2和实施例4中的压强感受元件分别贴附于待测模型的表面上，并使得三组压强感受元件中导管2的中心轴与气流流向相互垂直；将该模型放置于风洞内流场入口的下游，将其距入口距离设置为150mm；并将风洞内的流场速度控制为30m/s；

c、实验结果

如图6所示，经过上述实验条件和实验过程后，所测得基准压强在10Pa～30Pa之间，实施例1中测压片1表面所受压强在10Pa左右，导管2、变径管5以及导压通道6所测得的压强在-50Pa左右，说明本实施例中的压强感受元件对流场的干扰较小；同时，气腔4的边缘压强在-50Pa左右，其中心位置的压强在-50Pa～-30Pa之间，因此，本实施例中的气腔4内部所受的压强与基准压强相差较大，故其测量结果也存在一定偏差；

如图7所示，经过上述实验条件和实验过程后，所测得基准压强在10Pa～30Pa之间；实施例2中的测压片1表面所受压强在10Pa左右，导管2、变径管5以及导压通道6所测得的压强在-50Pa左右，说明本实施例中的压强感受元件对流场的干扰较小；同时，气腔4的边缘压强在-30Pa左右，其中心位置的压强在-30Pa～-10Pa左右，与实施例1相比，本实施例中的气腔4内部所受的压强与基准压强更接近，因此其测量结果也更为精确；

如图8所示，经过上述实验条件和实验过程后，所测得基准压强在10Pa～30Pa之间，实施例3中的测压片1所测得压强在10Pa左右，导管2、变径管5以及导压通道6所测得的压强在-50Pa左右，说明本实施例中的压强感受元件对流场的干扰较小；同时，气腔4的边缘压强在-10Pa左右，其中心位置的压强在-10Pa～10Pa之间，因此，与实施例1和实施例2相比，本实施例中的气腔4内部所受的压强与基准压强最接近，故其测量结果也最为精确；

综上，如图9和图10所示，将实施例1、实施例2和实施例3中压强感受元件在风洞内流场中所受压强情况进行对比，可以得出如下：

1、实施例1、实施例2和实施例3中各组压强感受元件中的测压片1所受的压强与模型表面所受的基准压强相接近，说明压强感受元件整体对流场的干扰作用较小；

2、在上述三组压强感受元件中，实施例3中的气腔4内部所受的压强与基准压强最接近，因此其测量效果相对较好，故测量结果也较为精确。

另外，上述中的压片顶层11与导压中层121之间、导压中层121和密封底层122之间、变径管5和压片顶层11之间、导管2和变径管5之间、导管2与测压片1之间可采用胶体的进行密封粘合连接，从而保证本实用新型的密封性和产品质量；变径管5和压片顶层11之间一体成型的加工方式可采用冲压成型，其优点在于加工工艺简单、成型效果较好，且上述中的测试仪器和软管的具体结构和工作原理均属于本技术领域现有技术，本申请未对其进行改进，故不再赘述。

本实用新型结构简单，稳定可靠，当流场中的气流作用于模型表面时，气流沿压片顶层11上均匀开设的气孔3进入到气腔4当中，并通过气腔4和导压通道6进入到导管2当中，从而实现对模型表面上的压强进行传递，最后再通过导管末端所连接的测试仪器对压强值进行测量；其中测压片1设置为分层结构，便于其生产和组装，从而保证测压片1的生产质量；同时，测压片1的厚度较薄，贴附于模型上时对其表面的流场干扰较小；压片顶层11上开设的多组气孔3能够保证流场中的气流能够稳定进入到气腔4当中，且由测压片1不同位置上的气孔3输入气流更加均匀，有效的提高模型表面上流场压强测量的准确性，故实用性较强，以实施例4为例，本实用新型的具体工作过程如下：

将本实用性贴附于模型表面上，并将该待测模型置于风洞内的流场中，流场内的气流作用于模型表面上的测压片1上，使得气流通过压片顶层11上开设的多组气孔3进入到气腔4当中，进入气腔4中的气流经过导压通道6进入到变径管5中，再由变径管5进入到导管2当中，并由导管2的出气端输入到相应的测试仪器当中，从而实现对压强感受元件贴附区域的模型表面流场压强的测量；

如需要对模型表面压强分布情况进行测量，可将多组压强感受元件分别贴附于模型表面上，并按照上述流程进行测量，从而得出模型表面不同区域的流场压强分布情况。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件，其特征在于：包括测压片(1)和导管(2)，所述导管(2)连接于测压片(1)上，所述测压片(1)表面开设有气孔(3)，所述气孔(3)的出气端与导管(2)的进气端与相连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件，其特征在于：所述测压片(1)包括压片顶层(11)和导压层(12)，所述压片顶层(11)与导管(2)相连接，所述导压层(12)的顶部连接于压片顶层(11)的底部，所述导压层(12)上开设有气腔(4)，所述气腔(4)的进气端与气孔(3)的出气端相连通，其出气端与导管(2)的进气端相连通。

3.根据权利要求2所述的一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件，其特征在于：所述导压层(12)包括导压中层(121)和密封顶层(122)，所述导压中层(121)的顶部连接于压片顶层(11)的底部，所述密封顶层(122)的顶部连接于导压中层(121)的底部，且该导压中层(121)上开设有气腔(4)。

4.根据权利要求3所述的一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件，其特征在于：所述导压中层(121)上还开设有导压通道(6)，所述导压通道(6)的进气端与气腔(4)的出气端相连通，其出气端与导管(2)的进气端相连通。

5.根据权利要求4所述的一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件，其特征在于：所述导管(2)的进气端套设有变径管(5)，所述变径管(5)连接于压片顶层(11)上，其进气端连通于导压通道(6)的出气端。

6.根据权利要求4所述的一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件，其特征在于：所述导管(2)的进气端套设有变径管(5)，所述变径管(5)与压片顶层(11)设置为一体成型，其进气端连通于导压通道(6)的出气端。

7.根据权利要求1所述的一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件，其特征在于：所述气孔(3)直径的范围设置为0.3mm～0.8mm。

8.根据权利要求1所述的一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件，其特征在于：所述气孔(3)设置为单组或多组，单组或多组所述气孔(3)开设于测压片(1)上。

9.根据权利要求1所述的一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件，其特征在于：所述测压片(1)厚度的范围设置为0.2mm～0.7mm。

10.根据权利要求1所述的一种用于低速风洞试验模型表面测量的压强感受元件，其特征在于：所述导管(2)内径的范围设置为0.3mm～1.0mm；且该导管(2)外径的范围设置为0.4mm～1.3mm。

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